對東北黑土區(qū)侵蝕溝及其治理的一些初步認(rèn)識(shí)

摘 要： 通過對海倫、嫩江、漠河和黑河等地的黑土侵蝕情況進(jìn)行考察，形成了對東北黑土的區(qū)域差異、漫崗區(qū)溝谷系統(tǒng)、土地大規(guī)模墾殖對坡地水文-侵蝕過程的影響及侵蝕溝治理的一些初步認(rèn)識(shí)：東北黑土發(fā)育于第四紀(jì)松花古湖及湖周地區(qū)，可分為“湖心湖相亞黏土層上發(fā)育的黑土”“湖濱階地礫石層上發(fā)育的黑土”“湖周山地坡積物上發(fā)育的黑土”；漫崗區(qū)溝谷系統(tǒng)可分為上段（淺溝+切溝段）、中段（沖溝段）和下段（小河溝段）；土地大規(guī)模墾殖導(dǎo)致林草植被消失，黑土涵蓄水分能力降低，侵蝕方式由以土壤蠕動(dòng)為主改變?yōu)橐云赂仄旅媲治g+溝道侵蝕的流水侵蝕為主；侵蝕溝是土地利用變化后加速侵蝕的產(chǎn)物，采用溝道工程措施治理是必須的，海倫等地侵蝕溝上段淺溝+切溝采用暗管排水填埋復(fù)墾治理是成功的。指出了侵蝕溝中段沖溝鋼絲石籠谷坊壩和下段小河溝溝底、溝坡塊石鋪砌工程存在的問題，建議立即停止在東北黑土漫崗區(qū)侵蝕溝治理中采用鋼絲石籠谷坊壩和鋼絲石籠護(hù)坡形式，開展剛?cè)峤Y(jié)合的谷坊壩工程試驗(yàn)，采用生物措施護(hù)坡。

關(guān)鍵詞： 侵蝕溝；溝谷系統(tǒng)；生態(tài)治理；墾殖；東北黑土區(qū)

中圖分類號(hào)： S157" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.01.002

引用格式： 張信寶.對東北黑土區(qū)侵蝕溝及其治理的一些初步認(rèn)識(shí)[J].中國水土保持，2025（1）：10-11，15.

應(yīng)中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土項(xiàng)目組邀請，筆者于2019年和2024年兩赴東北，考察了海倫、嫩江、漠河和黑河等地的黑土侵蝕情況，對東北黑土的區(qū)域差異、漫崗區(qū)溝谷系統(tǒng)、土地大規(guī)模墾殖對坡地水文-侵蝕過程的影響及侵蝕溝治理有一些初步認(rèn)識(shí)，現(xiàn)草成此文，希望能對今后東北黑土侵蝕研究和治理有所裨益，更希望學(xué)界同仁批評指正。

1 東北黑土的區(qū)域差異和成土物質(zhì)來源

第四紀(jì)時(shí)期的松花古湖于晚更新世后期至全新世早期消失，大部分東北黑土發(fā)育于松花古湖沉積物上，區(qū)域差異明顯[1]。海倫一帶黑土為“湖心湖相亞黏土層上發(fā)育的黑土”，黑土深厚，不含礫石，下伏透水性差的黃土狀亞黏土層，亞黏土層以下為松散的砂礫、黏土層河湖相沉積；嫩江九三農(nóng)場一帶黑土為“湖濱階地礫石層上發(fā)育的黑土”，黑土含磨圓很好的小礫石，還有瑪瑙，黑土層下無黃土狀亞黏土層，下伏黃色階地砂礫層；九三農(nóng)場到漠河公路旁的黑土為“湖周山地坡積物上發(fā)育的黑土”，黑土含大量角礫，部分角礫粒徑大于50 mm[2]。黃土是黑土成土物質(zhì)的重要來源。由于距呼倫貝爾和科爾沁等黃土粉塵源區(qū)較遠(yuǎn)，因此地處小興安嶺地區(qū)的黑河市侵蝕溝治理點(diǎn)坡地的土壤為棕壤型沙礫土。東北黑土相當(dāng)于黃土高原的黑壚土，形成于全新世的最佳氣候期。

2 東北黑土漫崗區(qū)的溝谷系統(tǒng)

以“湖心湖相亞黏土層上發(fā)育的黑土”漫崗區(qū)為例（海倫一帶），從漫崗頂?shù)降偷仄皆那治g溝溝谷系統(tǒng)可分為上段（淺溝+切溝段）、中段（沖溝段）和下段（小河溝段）。上段（淺溝+切溝段）的溝槽溝底為抗蝕性強(qiáng)的不透水亞黏土層，抗蝕性強(qiáng)，溝床難以下切，側(cè)蝕強(qiáng)烈，由于新近切出且高度不大，因此溝壁陡立，溝槽形狀為矩形。

中段（沖溝段）隨著匯水面積增大，徑流量增加，侵蝕能力增強(qiáng)，溝槽溝底切穿抗蝕性強(qiáng)的亞黏土層，切入未膠結(jié)的松散砂礫層，溝床下切迅速，形成V形溝槽，溝壁穩(wěn)定性差，崩塌、滑坡發(fā)育。溯源侵蝕導(dǎo)致沖溝不斷向上延伸，切溝向沖溝的過渡地段是侵蝕溝侵蝕最強(qiáng)烈的溝段。

下段（小河溝段）溝槽變寬，溝床比降小，為淤積溝床，有砂礫沉積，溝岸坡度多小于30°，溝槽呈梯形。溝岸總體較穩(wěn)定，凍融作用導(dǎo)致的土壤蠕動(dòng)較普遍；溝道左右擺動(dòng)有時(shí)會(huì)引起溝道凹岸侵蝕。

由于巖土組構(gòu)的不同，因此嫩江九三農(nóng)場一帶“湖濱階地礫石層上發(fā)育的黑土”漫崗區(qū)的溝谷形態(tài)與海倫一帶“湖心湖相亞黏土層上發(fā)育的黑土”漫崗區(qū)的有所差異。

3 土地大規(guī)模墾殖對黑土坡地水文-侵蝕過程的影響

東北黑土區(qū)漫崗坡地坡長且緩，坡長多達(dá)數(shù)百米至上千米，坡度多小于5°，溝谷密度不大。墾殖前，漫崗為林地、草地相間的景觀，黑土土壤質(zhì)地黏重，并有季節(jié)凍土層，夏秋多雨，土壤常于上層滯水，積水處形成“水泡”，周圍草甸植物繁茂，稱為五花草塘。筆者考察所到之處，東北漫崗原始景觀已難以尋覓。東北開禁放墾始于1860年，經(jīng)過新中國成立以來的大規(guī)模開墾，可墾之地幾已墾殖殆盡，東北黑土區(qū)已成為我國的“糧倉”[3]。

墾殖前，由于黑土層深厚，土壤質(zhì)地黏重滯水，加之林草植被繁茂、根系發(fā)達(dá)，氣候又寒冷，枯枝落葉難以分解，因此漫崗坡地原始生態(tài)系統(tǒng)涵蓄、調(diào)節(jié)水分能力強(qiáng)。坡地的寬淺溝道，平時(shí)為涓涓細(xì)流，夏秋暴雨時(shí)也難以發(fā)生較大洪水，溝道侵蝕輕微；即使發(fā)生較大洪水，侵蝕的溝道隨后也能逐漸自然修復(fù)。因此，墾殖前，凍融引起的土壤蠕動(dòng)是黑土漫崗坡地土壤的主要運(yùn)移方式。

大規(guī)模墾殖使漫崗坡地的水文過程和侵蝕方式發(fā)生了根本性變化。林草植被的消失和農(nóng)田耕作導(dǎo)致地表徑流和優(yōu)先流流量增加，致使春季融雪和夏秋季暴雨時(shí)溝道洪水頻發(fā)；侵蝕方式由原始植被景觀下的以土壤蠕動(dòng)為主，改變?yōu)橐云赂仄旅媲治g+溝道侵蝕的流水侵蝕為主，溝道侵蝕加劇。海倫一帶的“湖心湖相亞黏土層上發(fā)育的黑土”漫崗區(qū)，一旦抗蝕性強(qiáng)的黃土狀亞黏土層被切穿至下面的抗蝕性差的松散砂礫層，溝床就會(huì)強(qiáng)烈下切，引發(fā)溝頭溯源侵蝕，溝道不斷向上延伸。需強(qiáng)調(diào)指出的是，溝道侵蝕是自下而上的溯源侵蝕過程（流水侵蝕+重力侵蝕）。由于溝道中下段溝床強(qiáng)烈下切，因此溝道縱剖面形態(tài)改變?yōu)橄掳夹巍?/p>

所有的溝都是侵蝕形成的，也就是說都是侵蝕溝，筆者建議將東北黑土漫崗區(qū)的“侵蝕溝”定義為“坡地大規(guī)模墾殖后加速侵蝕形成的侵蝕溝”。20世紀(jì)50年代，東北黑土區(qū)還沒有進(jìn)行大規(guī)模開墾，已墾殖的時(shí)間也不長，侵蝕溝還沒有大規(guī)模出現(xiàn)，羅來興說的“沖溝不過山海關(guān)”是基本符合實(shí)際的。隨著時(shí)過境遷，現(xiàn)在侵蝕溝已大規(guī)模出現(xiàn)，再堅(jiān)持“沖溝不過山海關(guān)”，就不是與時(shí)俱進(jìn)了。

4 對侵蝕溝治理工程的一些不成熟看法

大規(guī)模墾殖使東北黑土漫崗坡地的水文過程和侵蝕方式發(fā)生了根本性變化，侵蝕方式由原始植被景觀下的以土壤蠕動(dòng)為主，改變?yōu)橐云赂仄旅媲治g+溝道侵蝕的流水侵蝕為主，侵蝕溝是土地利用變化后加速侵蝕的產(chǎn)物，采用溝道工程措施治理是必須的。國家非常重視東北黑土區(qū)侵蝕溝治理，據(jù)介紹專項(xiàng)治理經(jīng)費(fèi)已達(dá)40多億元，單位面積治理經(jīng)費(fèi)由20余萬元/km2增加至40余萬元/km2。此次走馬觀花看了一些治理工程，總體印象是成績很大，但問題也不少。以下從溝谷系統(tǒng)的角度，談?wù)剬η治g溝治理的一些不成熟看法。

4.1 溝谷系統(tǒng)上段淺溝+切溝的治理

海倫等地的侵蝕溝填埋復(fù)墾治理是成功的。治理的總體技術(shù)路線為“溝底中線布設(shè)暗管排水，下層用壓實(shí)打捆的秸稈填埋，上層覆蓋表土，耕地中的侵蝕溝消失，機(jī)械自由行走，溝毀耕地再造并墾殖”[3]。埋設(shè)暗管給壤中流以出路的核心治理措施是科學(xué)的，應(yīng)該肯定并大力推廣。

4.2 溝谷系統(tǒng)中段沖溝的治理

考察見到的沖溝治理工程多為鍍鋅鋼絲石籠谷坊壩，壩高一般不超過3 m，多為壩群，壩頂留有矩形溢流口，部分壩后布設(shè)有消力池。谷坊壩具有固溝、攔沙和穩(wěn)坡的作用，初衷是好的。筆者認(rèn)為修建谷坊壩治理侵蝕溝是必要的，但不贊成采用鋼絲石籠谷坊壩壩型。因?yàn)?～10 a鋼絲生銹失效后，洪水沖散壩體，會(huì)在溝道內(nèi)形成一些亂石灘，洪水繞過亂石灘，沖蝕溝岸土體，將形成新的溝道。建議修建剛?cè)峤Y(jié)合的谷坊壩，中間為留有溢流口、排水孔的剛性壩體，剛性壩體和溝壁之間由塊石壩連接，譬如南方一些泥石流溝的攔沙壩往往采用這種壩型。

4.3 溝谷系統(tǒng)下段小河溝的治理

考察中見到的一些小河溝治理工程非常不科學(xué)、不合理，如在海倫所見的溝底、溝坡采用塊石全鋪砌的小河溝。塊石鋪床加大了溝床糙率，不利于行洪，而土壤凍融蠕動(dòng)會(huì)引起溝岸變形，導(dǎo)致護(hù)坡塊石落入溝內(nèi)形成亂石灘，這都可能導(dǎo)致在兩岸農(nóng)田內(nèi)沖出新的溝道，破壞農(nóng)田。另外，塊石妨礙農(nóng)機(jī)耕作，農(nóng)田區(qū)溝道內(nèi)的塊石不利于今后高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。去往黑河璦琿機(jī)場公路旁的小河溝，不但侵蝕凹岸有塊石護(hù)坡，淤積凸岸也有塊石護(hù)坡，很不科學(xué)。建議將溝谷系統(tǒng)下段小河溝列入中小河道治理，不列入侵蝕溝治理。

4.4 溝岸防護(hù)工程

考察中見到大量的鋼絲石籠護(hù)坡，成本很高，短期護(hù)坡效果很好，但土壤凍融蠕動(dòng)是東北黑土區(qū)溝道邊坡調(diào)整的土體運(yùn)動(dòng)方式，鋼絲生銹失效后，散開的塊石不可避免地要被下伏土壤的蠕動(dòng)帶入溝內(nèi)，因此筆者不贊成采用鋼絲石籠護(hù)坡，建議采用生物措施護(hù)坡，應(yīng)該容忍凍融蠕動(dòng)引起的少許溝坡土體變形。

4.5 建議

為避免產(chǎn)生更大損失，建議立即停止在東北黑土漫崗區(qū)侵蝕溝治理中采用鋼絲石籠谷坊壩和鋼絲石籠護(hù)坡形式，開展剛?cè)峤Y(jié)合的谷坊壩工程試驗(yàn)，采用生物措施護(hù)坡。

參考文獻(xiàn)：

[1] 裘善文.松嫩平原湖泊的成因及其環(huán)境變遷[M]//《東北平原第四紀(jì)自然環(huán)境形成與演化》課題組.中國東北平原第四紀(jì)自然環(huán)境形成與演化.哈爾濱：哈爾濱地圖出版社，1990：146-154.

[2] XIE Y Y，KANG C G，CHI Y P，et al.The loess deposits in Northeast China：The linkage of loess accumulation and geomorphicclimatic features at the easternmost edge of the Eurasian loess belt[J].Journal of Asian Earth Sciences，2019，181：103914.

[3] 張興義，劉曉冰.東北黑土區(qū)溝道侵蝕現(xiàn)狀及其防治對策[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2021，37（3）：320-326.

（責(zé)任編輯 徐素霞）